Он мог быть захвачен Нептуном с момента своего образования, но Тритон остается королем пояса Койпера.
Наша Солнечная система, возможно, является наиболее хорошо изученным уголком Вселенной, и человечество нанесло на карту планеты, луны и другие важные тела в нашем районе. Ближе всего к Солнцу находятся самые плотные миры: они состоят из самых тяжелых элементов и слишком малы, чтобы удержаться в оболочке газового гиганта. Помимо этого находятся астероиды, совпадающие с первоначальной линией изморози Солнечной системы. Дальше находятся четыре газовых гигантских мира, каждый со своей собственной системой лун и колец. И, наконец, помимо этого, есть транснептуновые объекты: замороженные кометоподобные миры и тела, которые являются самыми дальними в нашей Солнечной системе, которые мы когда-либо обнаруживали.
Но какой мир является истинным королем пояса Койпера, самого внутреннего из транснептуновых объектов? Это не Плутон с наибольшим радиусом и не Эрида с наибольшей массой. Вместо этого Тритон самая большая луна Нептуна имеет их обоих. Вот причудливая история о том, как.
На первый взгляд может показаться, что это сумасшествие. Тритон, в конце концов, не находится в поясе Койпера, а является одним из спутников Нептуна. Это не просто какой-то случайный спутник Нептуна; это, безусловно, самое заметное. Это самый большой из спутников Нептуна и один из самых больших спутников Солнечной системы в целом, уступая только Луне Земли, Титану Сатурна и четырем галилеевым спутникам Юпитера. Тритон - первый из когда-либо обнаруженных спутников Нептуна. Он был обнаружен в октябре 1846 года: всего через несколько месяцев после того, как о Нептуне было впервые объявлено.
Итак, если это настоящий, буквальный спутник Нептуна, как его можно классифицировать как транснептуновый объект? В астрономии - , в отличие от некоторых других областей - , важно не только то, каковы ваши свойства сегодня или где вы сейчас находитесь. История того, как вы сформировались и прибыли в свое нынешнее местоположение, является частью истории, которую просто нельзя игнорировать.
Тритон, являющийся большим выдающимся спутником, который вращается вокруг своей родной планеты каждые 6 дней, в большинстве случаев выглядит вполне нормально. До тех пор, пока вы не взглянете на странный и пугающий факт того, как он вращается. Все остальные большие спутники Солнечной системы,
- орбита в том же направлении, что и планеты вращаются вокруг Солнца,
- вращаются примерно в той же плоскости, что планеты вращаются вокруг Солнца (плоскость эклиптики),
- и имеют плотность, которая соответствует предсказанной плотности для твердых тел, которые образовались на их конкретном, текущем расстоянии от Солнца.
Все большие спутники Солнечной системы обладают этими свойствами, кроме Тритона. Вместо этого Тритон вращается вокруг Нептуна в направлении, противоположном тому, как Нептун вращается вокруг своей оси и вращается вокруг Солнца (против часовой стрелки), и наклонен к плоскости эклиптики Солнечной системы под необычным углом 130 °. Это ретроградное движение Тритона по орбите является ключом к разгадке этой тайны.
Луны, находящиеся на ретроградных орбитах, не могли образоваться из той же части предсолнечной туманности, что и планеты, вокруг которых они вращаются; это не согласуется с правилами образования планетарных систем. Если он не мог образоваться вместе с Нептуном - так, как большинство спутников формируются вместе со своими родительскими газовыми гигантами , - тогда Тритон должен быть «приемным» спутником, то есть он должен быть захвачен в какой-то момент в далеком прошлом.
Есть еще две важные подсказки о Тритоне, которые заставляют нас думать, что его нужно захватить:
- Большая часть системы Нептуна была очищена за пределами Тритона; следующая ближайшая луна за ним вращается более чем в 15 раз дальше, чем Тритон.
- У него неправильная плотность, цвет и атмосфера, чтобы быть первобытным спутником Нептуна.
И то, и другое - большие сделки.
Когда мы изучаем спутники других газовых гигантов, мы сразу же понимаем, почему Тритон так выделяется среди больших спутников.
- Самый удаленный большой спутник Юпитера, Каллисто, вращается на среднем расстоянии от Юпитера 1,9 миллиона километров. Расстояние до следующей луны, Фемисто, составляет 7,4 миллиона километров: соотношение 3,9 к 1.
- Самый удаленный большой спутник Сатурна - Япет, вращающийся на расстоянии 3,6 миллиона километров. Но Кивиук, следующий внешний спутник, вращается на расстоянии 11,3 миллиона километров: соотношение 3,2 к 1.
- Самый удаленный большой спутник Урана - Оберон, со средним расстоянием по орбите 583 520 км. Кроме того, следующая луна - Франциско, на расстоянии 4,3 миллиона километров: соотношение 7,3 к 1.
Но Нептун действительно странный. Мало того, что Тритон имеет среднее орбитальное расстояние всего 355 000 км, но и следующий спутник, Нереида, вращается на 5.5 миллионов километров (соотношение 15,5 к 1), а следующий за ним - колоссальные 16 миллионов километров! Как будто присутствие Тритона уничтожило подавляющее большинство внешних спутников Нептуна, что сделало Нептун уникальным среди газовых гигантов.
Плотность Тритона также совершенно не соответствует тому, что мы ожидаем, что его физические свойства, такие как плотность, цвет и атмосфера, будут основаны на том, как мы знаем, что объекты формируются в Солнечной системе. Вместо этого Тритон намного лучше соответствует, основываясь на этих и других физических свойствах, многим объектам пояса Койпера, которые мы видим сегодня. В частности, он имеет замороженную ледяную корку, поверхность, состоящую в основном из твердого азота, мантию, состоящую в основном из водяного льда, и большое твердое ядро, которое, по-видимому, представляет собой смесь горных пород и металлов.
На самом деле его состав и общий цвет очень похожи на Плутон. Вот как выглядел Тритон на фотомозаике, сделанной Вояджером-2, когда он пролетел в 1989 году.
Сравните это с фотомозаикой Плутона, которую мы сделали еще в 2015 году, когда New Horizons пролетел над ним.
Очень похоже, не так ли? Тритон, в его нынешнем расположении вокруг Нептуна, сам по себе является захватывающим миром. У него геологически молодая поверхность с несколькими ударными кратерами, как и у Плутона, что указывает на то, что это активный мир, который со временем всплывает на поверхность. Мы знаем, что на нем есть гейзеры, которые извергаются, выбрасывая газообразный азот вверх и вверх по поверхности, что составляет большую часть тонкой, похожей на Плутон атмосферы Тритона.
Кора Тритона состоит на 55% из азотного льда, с другими льдами (например, водяным льдом и замороженным углекислым газом), смешанными: в тех же пропорциях, что и на Плутоне. Тритон имеет красноватый цвет, считается, что он образовался из метанового льда, преобразованного в толины под действием ультрафиолетового излучения: снова похоже на Плутон. На его поверхности даже есть черные дымящиеся криовулканы: свидетельство того, что, возможно, подповерхностный жидкий океан может пробиться сквозь кору. Тритон, хотя и холодный и замороженный, - это активный мир.
Так как же он оказался там, где он есть сегодня? Подобно многим известным нам объектам из пояса Койпера, Тритон, вероятно, имел орбиту, из-за которой он несколько раз проходил близко к Нептуну. Когда это происходит сегодня, гравитация Нептуна меняет орбиту объекта в примерно случайном направлении. Но если это произошло в ранние дни Солнечной системы, вокруг Нептуна, вероятно, был большой набор масс в форме спутников, колец или диска.
Когда появился Тритон, вероятно, это была комбинация гравитационных взаимодействий, силы сопротивления, возможно, столкновения и, возможно, выброса двойного компаньона, что позволило Тритону захватить и превратиться в окружность. Тритон, вероятно, родился в поясе Койпера, был захвачен рано, и в процессе его захвата большая часть внешних масс и спутников была выброшена из системы Нептуна.
В результате на сегодняшний день самое большое и самое массивное тело, когда-либо сформировавшееся в поясе Койпера на 20% больше, чем Плутон; На 29% массивнее, чем Эрида, теперь это самый большой спутник Нептуна: Тритон. Сегодня Тритон составляет 99,5% массы, вращающейся вокруг Нептуна, что является огромным отличием от всех других известных нам систем гигантских планет. Единственное объяснение его свойств, особенно его причудливой и уникальной орбиты, состоит в том, что Тритон является захваченным объектом пояса Койпера.
Мы часто говорим о ледяных лунах с подповерхностными океанами как о мирах-кандидатах на жизнь. Мы представляем большие далекие ледяные тела как планеты или карликовые планеты сами по себе. Тритон родился не как спутник Нептуна, а как самый большой и самый массивный объект пояса Койпера, который выжил. Вы не перестаете существовать при перемещении локаций, как и Тритон. Это настоящий король пояса Койпера, и его истинная история происхождения - космическая загадка, которая заслуживает разгадки.